[发明专利]一种基于雨流计数法的随机振动有效振幅测量方法

说明书

本申请公开了一种基于雨流计数法的随机振动有效振幅测量方法，包括步骤：S1.获得被测对象至少一个通道的时域振动信号；S2.用雨流计数法进行循环计数，并得到各个全循环的振幅；S3.计算步骤S2得到的所有全循环的振幅的均方根值，作为有效振幅。可用于准确评价交通工具在行驶中其后视镜、仪表板、发动机盖及车载显示屏的抖动，取代主观评价，或者和主观评价相结合。通过多个通道的测量，可以得到被测对象在三维空间各个方向上的平动和转动有效振幅。测量结果可用于评价设计是否符合要求，或为改进设计提供试验数据。

技术领域

本申请涉及一种随机振动有效振幅测量方法，尤其涉及一种基于雨流计数法的随机振动有效振幅测量方法。

背景技术

交通工具在行驶中产生的随机振动会使其后视镜、仪表板、显示屏等零部件发生抖动，轿车在高速上超越大型车辆时发动机盖会在大型车辆尾部扰流作用下发生短时间的抖动，大客车、列车、飞机等大型交通工具上的外挂显示屏也会发生类似的抖动。车辆后视镜、仪表和显示屏的抖动会使驾驶员或者乘客的驾乘舒适性变差，后视镜、仪表的抖动还会造成安全隐患，轿车发动机盖的抖动幅度过大时不仅可能产生噪音，缩短零部件的使用寿命，还会使驾乘人员对车辆的安全感受和质量感受变差。

这些抖动有两个特点，首先它们是一种不稳定的随机振动，原因是激励的不稳定性和零件振动模态的复杂性；第二个特点是这些抖动主要被驾乘人员的视觉感知。这两个特点决定了用传统的振动分析、评价方法很难对这些抖动作出准确的定量分析。实践中最常用的方法是人工主观评价。对于有经验的试验人员来说，这种评价是有意义的，但是缺点也很明显，只能定性地评价；对较大的零件比如轿车发动机盖，只能较整体地评价；同时由于没有量化，对不同的设计、不同的车辆的对比无法准确进行。

现有技术对随机振动的分析方法主要有功率谱密度法、最大振幅法等。但这些方法的测量结果和驾乘人员的主观感知关联性较低，特别是振幅随时间变化、而且振动的相对中心位置也随时间变化的情况，比如发动机前盖在前方大车尾部扰流作用下的抖动。

发明内容

雨流计数法是疲劳载荷数据分析中常用的一种算法，用于识别复杂载荷序列中与恒幅疲劳数据相似的内容，得到随机振动的幅值谱，即不同加载幅值的循环次数的分布，以用来预测被测件的疲劳寿命。这种方法适合疲劳试验载荷谱分析，但在分析振幅随时间变化、而且振动的相对中心位置也随时间变化的随机振动时，特别是分析这些随机振动的低频分量时，也可以取得很好的效果。

为了准确评价交通工具在行驶中其后视镜、仪表板、发动机盖、车载显示屏以及类似被测件的抖动，特别是评价驾乘人员主观感受到的这些被测件的抖动，尤其是视觉上的感受，取代主观评价、或者和主观评价相结合，用于评价设计是否符合要求、或者为改进设计提供试验数据，本申请提供了一种基于雨流计数法的随机振动有效振幅测量方法。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案，包括步骤：

S1. 获得被测对象至少一个通道的时域振动信号；

S2. 用雨流计数法对每个通道测得的信号分别进行循环计数，得到各个全循环的振幅；

S3. 按通道分别计算步骤S2得到的所有全循环的振幅的均方根值，作为有效振幅，用于评价驾乘人员对被测对象抖动的主观感受。

进一步地，由于人类视觉能感受到的振动频率范围和身体接触所能感受到的振动频率范围有差别，上述步骤S1所述的时域振动信号的测量采样频率在40至200Hz范围内为优选方案，或者在测量时采用大于200Hz的采样频率、测量后进行截止频率为20至100Hz的低通滤波。将评价的振动频率范围限制在低频范围更能反映驾乘人员的主观感受。

进一步地，对常见的交通工具来说，采样频率为60Hz，或者低通滤波截止频率为30Hz时为优选方案。